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18/09/2019 1 Prof. Heurisongley Sousa Teixeira Faculdade de Uninassal Emulsões e Soluções Emulsões “São dispersões de dois líquidos não miscíveis entre si, que com a ajuda de um emulsionante formam um sistema homogêneo”. Reduzem a tensão superficial entre a água e o óleo • 10-9 m (1 nm) a 10-6 m (1μm) – sistemas coloidais. Existem várias formas de dispersão • As Suspensões (dispersão de um sólido em um líquido), emulsões (mistura de dois líquidos não miscíveis) e aerossóis (dispersão de um líquido em um gás); são chamadas de dispersões grosseiras. • E as que estão na faixa de tamanho definida das verdadeiras dispersões coloidais são chamdas de sistemas micelares. 18/09/2019 2 Classificação das Emulsões • Quanto à carga – Iônicas • Catiônicas (+) • Aniônicas (-) – Não-Iônicas • Sem carga A presença e o tipo da carga iônica de qualquer emulsão depende exclusivamente da característica química do(s) emulsionante escolhido(s) Classificação das Emulsões • Quanto à natureza da fase dispersa Tipos Fase Interna ou Dispersa Fase Externa ou Contínua Óleo em Água (O/A ou O/W) Óleo e componentes lipossolúveis Água e componente hidrossolúveis Água em Óleo (A/O ou W/O) Água e componentes hidrossolúveis Óleo e componentes lipossolúveis Emulsões. Diagrama esquemático da micela: Classificação das Emulsões • Quanto à natureza da fase dispersa - Emulsões Poliméricas - Emulsões Água/Silicone - Emulsões Múltiplas: 18/09/2019 3 Uso e aplicações - Cremes e Loções - Emulsões de uso interno - Emulsões intravenosa (óleos altamente calóricos) Componentes Básicos • Veículo: água • Componentes oleosos: emolientes, agentes de consistência • Emulsionante: aniônico, catiônico ou não iônico • Componentes com propriedades específicas: umectantes, conservantes, antioxidantes, seqüestrantes, modificadores dos caracteres organolépticos Emulsão O/A Típica Componentes Concentração Usual (%) FASE AQUOSA Água 60,0 – 85,0 Umectante 2,0 – 5,0 Preservantes (hidrossolúvel) 0,05 – 1,00 Emulsificante 0,5 – 1,5 Espessante de fase aquosa (gel) 0,1 – 2,0 Antioxidante (hidrossolúvel) 0,05 Agente quelante (sequestrante) 0,05-2,0 FASE OLEOSA Emoliente (s) 2,0 – 10,0 Antioxidante (lipossolúvel) Emulsificante (primário) 1,0 – 3,0 Emulsificante (secundário) 0,1 – 1,0 Espessante de fase oleosa (ceras) 0,1 – 0,5 FASE ADICIONAL (termolábeis) Conservantes 0,05 – 1,0 “Ingredientes Ativos” Qs Fragrância (perfume) 0,1 – 0,75 Componentes Básicos • Água – Nas emulsões O/A é a fase externa/diluente – Usar o máximo possível = redução do custo – Hidratante compatível com a pele • Umectantes – Desempenham vários papéis nas emulsões: • Ligam-se à água (pontes de H) – ação hidratante • Solubilizantes, dispersantes (levigação) • Remoção e espalhabilidade das emulsões na pele • Demaquilantes (facilitam a remoção da maquilagem) – Glicerina, propilenoglicol, butilenoglicol, sorbitol, hialuronato de sódio – Altas concentrações (acima de 10%) podem resultar em pegajosidade 18/09/2019 4 Componentes Básicos • Preservantes – “Se há água, tem que haver conservante” Preservante [ ] Usual Ácido Benzóico (sais e ésteres) 0,1 – 0,5 % Ácido Propiônico e seus ésteres 0,5 – 2 % Ácido Sórbico e seus sais 0,1 – 0,6 % Formaldeído 0,05 – 0,2 % (exceto cavidade oral) Bronopol 0,05 – 0,1 % Fenoxietanol 0,5 – 1 % Mistura de fenoxietanol e Parabenos 0,2 – 1,0 % Propilparabeno (Nipazol) 0,01 – 0,1 % Metilparabeno (Nipagim) 0,05 – 0,15 % Hexametilenotetramida 0,05 – 0,15 % Componentes Básicos • Espessantes – Espessantes de fase aquosa (formadores de gel): • Espessamento • Melhorar a estabilidade em altas temperaturas • Suspensão de materiais particulados (pós insolúveis, microesferas) • Em altas concentrações conferem pegajosidade • Ex.: gomas xantana, poliacrilatos, celuloses, goma guar, silicato de alúminio e magnésio (Veegun®), bentonitas e derivados do ácido acrílico – Espessantes de fase oleosa (ceras): • Espessamento da fase oleosa da emulsão e emoliência • Melhorar a estabilidade em altas temperaturas • Suspensão de materiais particulados (pós insolúveis, microesferas) • Ex.: ceras de carnaúba, parafina, álcoois graxos, cera de abelhas Componentes Básicos • Emoliente – Lubricidade à pele – Solubilização de ativos (filtros solares) – Formação de filme – Ex.: ésteres, éteres, álcoois graxos, hidrocarbonetos, silicones – “atenção na escolha do emoliente... alguns são altamente comedogênicos...” Emolientes HLB Àcido esteárico 15 Álcool cetílico 15 Àlcool estearílico 14 Cera de abelha 12 Lanolina anidra 10 Òleo de algodão 10 Óleo mineral 12 Parafina 11 Vaselina sólida 12 18/09/2019 5 Componentes Básicos • Agente quelante (seqüestrante) – Complexação com íons metálicos (ferro, cobre) – Manutenção da estabilidade das formulações (cor, odor, preservação) – Ex.: EDTA • Silicones – Uso e funções bem mais amplas do que apenas emoliência – Filmógenos – Mais comuns: dimeticones (óleo de silicone) – Ex.: cíclicos (voláteis), etoxilados, hidrossolúveis • Aromatizantes e fragrâncias Emulsionantes ou Tensoativos São substâncias que possuem grupo polar ligado a uma cadeia carbônica apresentando características lipófilas e hidrófilas. Anfifílicas ou heteropolares São tensoativos responsáveis pela redução da tensão interfacial entre água e óleo permitindo que se misturem e formem uma emulsão. Tensoativos • Quanto à estrutura química podem ser: aniônicos (carga negativa), catiônicos (carga positiva), não iônicos (sem carga ionizável), anfóteros (assumem diferentes cargas a depender do pH – carga positiva em meio ácido e carga negativa em meio alcalino. Emulsões. Faixa de HLB versus atividade dos tensoativos. Faixa de HLB Tensoativo BAIXO 1 – 3 Agentes antiespumantes 3 – 6 Agentes emulsificantes A/O 7 – 9 Agentes molhantes 8 – 18 Agentes emulsificantes O/A 13 – 16 Detergentes ALTO 16 – 18 Agentes solubilizantes 18/09/2019 6 Emulsões. Nome Químico HLB/EHL Goma arábica 8,0 Sesquioleato de sorbitano 3,7 Lauril éter de polioxietileno 9,7 Lauril éter de polioxietileno 16,9 Cetil éter de polioxietileno 5,3 Cetil éter de polioxietileno 12,9 Cetil éter de polioxietileno 15,7 Estearil éter polioxietileno 4,9 Estearil éter polioxietileno 12,4 Estearil éter polioxietileno 15,3 Oleil éter polioxietileno 4,9 Oleil éter polioxietileno 12,4 Monoestearato de glicerila 3,8 Metilcelulose 10,5 Valores aproximados de HLB de alguns surfactantes: Nome Químico HLB/EHL Estearato de polioxietileno 11,1 Estearato de polioxietileno 15,0 Estearato de polioxietileno 16,0 Estearato de polioxietileno 16,9 Estearato de polioxietileno 17,9 Estearato de polioxietileno 18,8 Monoleato de polioxietileno 11,4 Monolaurato de polioxietileno 13,1 Monoestearato de polioxietileno 11,6 Gelatina 9,8 Oleato de potássio 20,0 Lauril sulfato de sódio 40 Oleato de sódio 18,0 PEG-29 óleo de rícino 11,7 Emulsões. Exemplos de aniônicos: Estearatos de sódio, Lauril sulfato de sódio, DEA cetil fosfato, lauril éter sulfato de sódio, etc. • Tensoativos aniônicos: Emulsões. • Tensoativos Não-iônicos: • Álcoois e ácidos graxos etoxilados – ex: Álcool oleico 20OE • Álcoois e ácidos graxos etoxilados propoxilados – ex: álcool cetílico propoxilado 5OP e etoxilado 20OE • Ésteres de sorbitano, ésteres de glicerila, ésteres de metil glicose, etc. Emulsões. • Tensoativos Anfotéricos: Ex. de anfotéricos: Cocoamidopropil betaína, cocobetaína, cocoanfocarboxiglicinato de sódio, lauroamfoglicinato • Tensoativos Catiônicos: Ex. de catiônicos: Sais quaternários de amônio – cloreto de cetil trimetil amônio, cloreto de estearil dimetil dibenzilamônio. Ésteres catiônicos – metossulfato de behenil trimônio e álcool cetoestearílico, metossulfato de dipalmitoiletilhidroxietilamônio) 18/09/2019 7 Emulsões. • Emulsionantes: • A infinita diversidade de características que podem ter dois líquidos constituintes da emulsão, faz com que seja impossível a existência de um “Emulsionante Universal”. • Para cada tipo de emulsão será necessário estabelecer através de testes práticos qual o emulsionante ou sistemas de emulsionantes mais indicados. • A evidente dificuldade em se testar um grande número de emulsionantes toda vez que se deseja preparar uma emulsão gerou a necessidade da criação de sistemas que permitissem o estabelecimento “a priori” mais indicado para uma determinada emulsão. Emulsões. • Quantidade de emulsificante empregada: • Além de escolher o emulsificante ou mistura de emulsificantes e suas devidas proporções de acordo com HLB requerido (HLBReq) há que se determinar também a quantidade do emulsionante escolhido. • Na prática em regra utilizam-se de 0,5 a 5% de emulsificante (surfactante) em relação à formulação na sua massa total, ajustando EXPERIMENTALMENTE a concentração ideal. Emulsões. • Do ponto de vista farmacêutico uma emulsão deverá atender aos seguintes requisitos: • Não irritante. • Estável – não deverá separar-se em seus componentes. • Não se degradar – ataque de microorganismos. • Compatível com o princípio ativo a aditivos especiais • Sensorial agradável ao usuário. Preparações Emulsionadas • Atualidade e Tendência – Emulsões O/A • Ampla gama de aplicações – Cosmética – Farmacêutica • Sensorial menos oleoso • Menos irritantes – Emulsões A/O • Cerato de Galeno e Cold Cream (desuso) • Manteigas cosméticas (hidratantes corporais, mãos e pés) 18/09/2019 8 Preparações Emulsionadas • Carga elétrica do emulsionante utilizado – Emulsões Aniônicas (-) – Emulsões Catiônicas (+) – Emulsões Não-Iônicas (s/ carga) – Emulsões Anfotéricas (+/-) • Carga dependente do pH do meio – pH ácido: catiônica – pH básico: aniônica Pouco utilizada em cosmética e farmácia Emulsões Aniônicas • Vantagens: – Uso farmacêutico: – Proporcionam liberação mais rápida dos ativos • Desvantagens: – Incompatibilidade: – Emulsionantes e ativos catiônicos – Maior irritação cutânea. Emulsões Catiônicas • Vantagens: – Condicionamento e tratamento dos cabelos – Maior substantividade das emulsões na pele • Desvantagens: – Incompatibilidade: – Tensoativos aniônicos – Maior irritação cutânea Emulsões Não-Iônicas • Vantagens: – Compatível com tensoativos aniônicos e catiônicos – Menor irritação à pele – Estável em ampla faixa de pH – Compatível com a grande maioria dos ativos farmacêuticos e cosméticos • Desvantagens: – ↑ custo Bases Auto emulsionantes • Preparações comerciais semi-acabadas para a obtenção de emulsões estáveis: – Composição: – Mistura de tensoativos (20 a 50%) – Agentes de consistência de fase oleosa + emolientes (50 a 80%) – Vantagens: – A simples adição de água em diferentes quantidades proporciona a formação de emulsões (cremes ou loções) – Na farmácia: ganho de tempo, economia, facilidade de obtenção – Evitam a necessidade de cálculos de HLB para a escolha dos emulsionantes e suas respectivas proporções – Aceitam 10% de emolientes adicionais 18/09/2019 9 Bases Autoemulsionantes Não-Iônicas Croda Base CR-2® (Croda ®) Vantagens: » Compatível com a maioria dos ativos » Resulta em emulsões estáveis e brilhantes » Forma emulsões do tipo O/A » Pode ser utilizada em produtos farmacêuticos e cosméticos (cremes vaginais) » Possui propriedades umectantes e emolientes Desvantagem: – Cremes ou loções bastante opacas e com toque untuoso Cosmowax FT® (Croda®): Vantagens: » Compatível com a maioria dos ativos » Resulta em emulsões estáveis » Forma emulsões do tipo O/A » Pode ser utilizada em produtos farmacêuticos e c Desvantagem: – Não suporta variações bruscas de pH (perda de viscosidade) Paramul J® (Galena): – Vantagens: » Compatível com a maioria dos ativos » Resulta em emulsões estáveis e brilhantes » Forma emulsões do tipo O/A » Pode ser utlizada em produtos farmacêuticos e cosméticos » Possui propriedades umectantes e emolientes » Mais resistente às variações extremas de pH Desvantagem: – Emulsões mais opacas UNIBASE HA® (Chemyunion®) XALIFIN 15® (Degussa®) Lanette N® ou Unibase N® (Chemyunion®) aniônica Uniox Cristal® Técnicas de Preparo de Emulsões • Tradicional: – Quente-quente • Outros: – Quente-Quente/Frio – Frio-frio – PIT (phase inversion temperature) Técnicas de Preparo Quente-Quente (Tradicional) 18/09/2019 10 Técnicas de Preparo Quente-Quente/Frio Controle em processo da manipulação • Sacos plásticos, “panelinhas”, pedras, almofariz e pistilo. Adição de ativos • pH, viscosidade, cor, odor etc Tipo de embalagens Condições de armazenamento Prazo de validade das emulsões tópicas Estabilidade da emulsão • Diminuindo o tamanho da fase interna • Obtendo-se a proporção ideal entre água-óleo • Aumentando a viscosidade do sistema – Evitar formação de nata – Evitar coalescência (quebra) – Floculação – Manter características físico químicas Soluções • Mistura de uma ou mais substâncias, soluto e solvente, que formam uma única fase. • Fármacos o Vitaminas o Antibióticos o Minerais quelatos o Antialérgicos o Broncodilatadores o Antiácidos o Corticóides o Tranquilizantes o Antidepressivos o Antiepiléticos o Antipsicóticos 18/09/2019 11 2 Grandes problemas: Solubilidade e estabilidade Correção de sabor Pré - formulação e desenvolvimento • Descrição física da substância • Tamanho e forma da partícula • Polimorfismo • Grau de hidratação e salificação • Solubilidade • Velocidade de dissolução • Estabilidade do fármaco • Excipientes ou veículos • Vantagens: o Flexibilidade de dose o Fácil administração o Rápida absorção • Desvantagens: o Dificuldade de mascarar sabor e odor o Mais instável o Mais passível de contaminar • Para obter uma solução verdadeira, é preciso que O fármaco e o solvente tenham comportamentos semelhantes. Pesquisar as características físico-químicas dos • Componentes da solução ANTES do preparo: Solubilidade Estabilidade Necessidade de adjuvantes, aquecimento Faixa de pH Sabor / Odor Soluções Soluções Modo de exprimir a concentração das substâncias em solução • p/v - x g do soluto/100ml da solução • p/p - x g do soluto /100g da solução • v/v - x ml do soluto/100ml da solução • v/p - x ml do soluto/100g da solução Expressões de concentração: Coeficiente de solubilidade • saturada • não saturada • super-saturada 18/09/2019 12 Soluções • Solventes utilizados • Água dietilenoglicol • Acetona álcool etílico • álcool isopropílico propilenoglicol • Glicerina sorbitol • polietilenoglicol 400 e 600 • Clorofórmio éter • óleos fixos óleo mineral • Dibutilenoglicol dipropilenoglicol Soluções • Solvente - Álcool Etílico Idade Limite de Álcool Recomendado Menores de 6 anos 0,5% De 6 a 12 anos 5% Acima de 12 anos 10% Adjuvantes em soluções • Retardar ou impedir hidrólise e oxidação • Evitar o desenvolvimento de microrganismos • Melhorar as características organolépticas, quando necessário, para facilitar a aceitabilidade do medicamento pelo paciente Adjuvantes: • corretivos de pH • solubilizantes • conservantes • anti-oxidantes • corantes • aromatizantes • edulcorantes Soluções Farmacotécnica: Simples dissolução Soluções Exemplos de soluções Xaropes Soluções alcoólicas simples – Iodo, hidroquinona, minoxidil. Elixir ( graduação alcóolica 15 a 50 %) Soluções oleosas (óleo mineral, óleo de girassol) Acido glicólico 70% Ácido Fítico 50% Vários conservantes 18/09/2019 13 Bibliografia: VELASCO et cols. Desenvolvimento e Teste Preliminar da Estabilidade de formulações cosméticas acrescidas de extrato comercial de Trichilia catigua Adr. Juss (e) Ptychopetalum olacoides Bentham. Revista de Ciências Farmacêuticas Básica e Aplicada. Laboratório de Cosmetologia, Departamento de Farmácia, Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Universidade de São Paulo, USP, São Paulo, SP, Brasil. ANSEL, Howard C.; PRINCE, Shelly J., Manual de Cálculos Farmacêuticos, Artmed Editora, 2008. ANSEL, Howard C.; POPOVICH, Nicholas G.; ALLEN JR, Loyd V., Farmacotécnica – Formas Farmacêuticas e Sistemas de Liberação de Fármacos, Editoral Premier, 2000. SJÖBLOM, Johan. Encyclopedic Handobook of Emulsion Technology, Marcel Dekker, INC, New York, 2001. FERREIRA, Anderson de Oliveira; SOUZA, Gilberto Fernandes de, Preparações Orais Líquidas, Pharmabooks, 2007. FERREIRA, Anderson de Oliveira, Guia Prático da Farmácia Magistral, 3ª Edição, Volumes 1 e 2, Pharmabooks, 2008. http://www.visaoacademica.ufpr.br/v3n1/fig2.jpg(acesso em 27/04/2010) http://www.cdcc.sc.usp.br/quimica/experimentos/expsabao2.gif (acesso em 27/04/2010)
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